Струя воды сечением s=6 мм2 ударяет в стенку под углом α=60° к нормали и упруго отскакивает от нее (без потери скорости). Найти силу, действующую на стенку, если известно, что скорость течения воды в струе 12 м/с

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем массу воды, падающей на стенку за единицу времени:

m = ρ * V,
где ρ - плотность воды (при нормальных условиях ρ = 1000 кг/м^3),
V - объем воды, падающий на стенку за единицу времени.

Объем воды, падающий на стенку за единицу времени, равен V = v s cos(α), где
v - скорость течения воды в струе,
s - сечение струи,
α - угол между струей и нормалью.

Подставляем данные и находим массу воды:

V = 12 м/с 6 мм^2 cos(60°) = 12 6 10^(-6) * 0.5 = 0.000036 кг

m = 1000 кг/м^3 * 0.000036 кг = 0.036 г

Теперь найдем изменение импульса воды при отскоке от стены:

Δp = 2 m v cos(α) = 2 0.036 12 cos(60°) = 0.036 12 0.5 = 0.216 Н*с

Так как упругий отскок происходит за очень малый промежуток времени, то можно считать, что средняя сила, действующая на стенку, равна изменению импульса поделенному на время столкновения.

F = Δp / t

Если считать, что столкновение происходит за время t = 0.001 с, то

F = 0.216 / 0.001 = 216 Н

Ответ: Сила, действующая на стенку, равна 216 Н.